อัตราส่วนกำลังอัด | คมชัดลึก

                 เป็นข่าวกันมาข้ามปีเรื่องเทคโนโลยีใหม่ของมาสด้าที่ชื่อสกายแอคทีฟ (Sky Actives) โดยเฉพาะในส่วนที่ว่าด้วยเครื่องยนต์ทั้งเบนซินและดีเซล ที่จับเอาเรื่องของ การเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัด ในเครื่องเบนซินและลดกำลังอัดในเครื่องดีเซลมาเป็นจุดขาย

                กล่าวกันอย่างย่นย่อเฉพาะเครื่องเบนซินกันก่อน ที่ปกติรถใช้งานกันทั่วๆ ไปอัตราส่วนกำลังอัดที่จะทำให้เครื่องยนต์ได้รับประสิทธิภาพสูงสุดก็เริ่มกัน ที่ 8 กว่าๆ ไปจนถึง 10 เศษๆ จะมากจะน้อยก็ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ผลิตที่จะทำขายในแต่ละตลาดแต่ละรุ่นแบบของรถ

                อัตราส่วนกำลังอัด (Compression Ratio, CR) นั้น จะได้เท่าไรก็เกิดจากการคำนวณของวิศวกร โดยมีสูตรคำนวณตายตัว และมีองค์ประกอบที่ตายตัวที่เอามาเป็นโจทย์ เช่น ความกว้างของลูกสูบ ระยะที่ลูกสูบขึ้นสูงสุด ที่เรียกว่า ศูนย์ตายบน (Top dead center TDC) ระยะที่หัวลูกสูบลงต่ำสุด (Bottom dead center BDC) รวมถึงระยะชัก (Stroke) และปริมาตรของห้องเผาไหม้

                คำนวณออกมาแล้วติ๊งต่างว่าได้ 10 ต่อ 1 ซึ่งมีความหมายตามภาษาคนใช้รถว่า ลูกสูบดูดอากาศเข้าไปในกระบอกสูบสิบส่วนแล้วถูกอัดให้ได้หนึ่งส่วน ตัวเลขนี้คืออัตราส่วนกำลังอัด (ยังไม่เกี่ยวกับกำลังอัด Pressure ที่เกิดขึ้น เอาไว้จบเรื่องอัตราส่วนกำลังอัดแล้วจะเขียนให้อ่านกันเรื่องกำลังอัด)

                ที่จริงแล้วการเพิ่มหรือลดอัตราส่วนกำลังอัดนั้นเป็นเรื่องที่ทำได้ไม่ยากและก็ทำกันมานานแล้ว ตัวอย่างเช่นรถหรูจากัวร์ เล่นกับอัตราส่วนกำลังอัดมาตั้งแต่ปี พ.ศ.2524 ทำออกมาเป็นผลสำเร็จกับรถทดสอบในอัตราส่วนกำลังอัด 14:1 จากมันสมองของวิศวกรชาวสวิสที่ชื่อไมเคิล เมย์  (Michael May) และโปรเจกท์นั้นก็ได้ชื่อว่ากระสุนไฟของเมย์ (May Fire Ball)

                 การทดสอบจากรถทดสอบด้วยอัตราส่วนกำลังอัดเท่านั้นถือว่าประสบผลสำเร็จ แต่เมื่อผลิตขายจำเป็นอย่างยิ่งที่จากัวร์ต้องลดอัตราส่วนกำลังอัดลงมาเหลือเพียง 12.5:1 (เหตุผลที่จำต้องลดอัตราส่วนลงมา อ่านไปจนจบเรื่องก็จะเข้าใจเองนะขอรับ) และตั้งแต่นั้นมารถใช้งานทั่วไปก็ยังไม่มีใครใช้อัตราส่วนกำลังอัดสูงเท่านั้นมาจนถึงยุค มาสด้าสกายแอคทีฟ (ชื่อหยั่งกับหนังเจมส์บอนด์)

                แต่จะว่าไปในปี 2005 (พ.ศ.2548) บีเอ็มดับเบิลยู ใช้อัตราส่วนกำลังอัดสูงที่สุดคือ 13:1 ในเครื่องยนต์มอเตอร์ไซค์ K1200S แล้วข่าวเรื่องเครื่องยนต์สันดาปภายในกำลังอัดสูงๆ ก็จางหายไป แต่การพัฒนาก็ยังไม่หยุดเพราะรถแข่งทางเรียบที่ใช้เอทานอลเป็นเชื้อเพลิงก็ต้องทำให้เครื่องยนต์มีอัตราส่วนกำลังอัดไม่น้อยกว่า 14.5:1 ไปจนถึง 16.1:1 และสุดท้ายไม่เชื่อก็ต้องเชื่อ รถแข่ง F1 เครื่องยนต์ต้องมีกำลังอัด 17:1

                 การเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดทำได้ไม่ยากก็คงมีคำถามอยู่ว่าทำไมไม่ผลิตกันมาขายตั้งแต่เมื่อปีมะโว้ คำตอบก็คงจะมีอยู่ว่าเครืองยนต์สันดาปภายในกำลังอัดสูงๆ ก็ต้องใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีค่าออกเทนสูงด้วย เพราะปัญหาหลักของเครื่องยนต์กำลังอัดสูงก็คือการชิงจุดระเบิดก่อน (เครื่องน็อก Knocking, Pinging)

                ในยุคนั้นยังไม่มีตัวช่วยแอนตี้น็อกเหมือนในปัจจุบัน นอกจากนั้นอัตราส่วนกำลังอัดสูงก็ทำให้เกิดแรงอัดสูงมากๆ ในห้องเผาไหม้และแรงอัดสูงๆ(แม้จะยังไม่มีการจุดระเบิด) ก็จะไปกระทำต่อ หัวลูกสูบ ลิ้น บ่าลิ้น กล่าวกันว่าอัตราส่วนกำลังอัด 10:1 นั้น มีสูตรการคำนวณออกมาแล้วทำให้เกิดการอัด (กำลังอัดหรือแรงอัด) ได้ถึง 25.1 Bar แรงอัดขนาดนี้ (ยังไม่จุดระเบิด) จะต้องใช้วัสดุที่แข็งแกร่งและทนแรงอัดได้ และเมื่อเกิด การระเบิด แรงอัดมหาศาลความร้อนมากมายกระแทกไปเต็มๆ ที่หัวลูกสูบ(เพื่อดันให้ลูกสูบเลื่อนลงไปหมุนเพลาข้อเหวี่ยง) วัสดุชั้นเลิศในยุคนั้นยังไม่ปรากฏกับการผลิตรถยนต์เพื่อขายจำนวนมาก

                มีวัสดุให้ใช้ได้แต่ก็ไม่คุ้มกับการที่จะผลิตออกมาขาย ดูเหมือนสองประเด็นหลักนี้ก็พอแล้วที่จะทำให้เครื่องยนต์กำลังอัดสูงๆ ต้องเว้นวรรคกันเป็นระยะ แต่วันนี้เทคโนโลยีของวัสดุ เทคโนโลยีของการผลิตเชื้อเพลิงและเทคโนโลยีทางอิเล็กทรอนิกส์ก้าวล้ำไปมากพอที่จะนำเอาเครื่องยนต์กำลังอัดสูงๆ มาใช้ได้แล้ว ก็ต้องตามอ่านกันยาวล่ะเพราะตอนนี้แค่เรียกน้ำย่อยคงจะไปจบเอาเมื่อพูดกันถึงเครื่องหลวมแรงตกกินน้ำมันเพราะกำลังอัดมันหายไปตามกันต่อไปครับ วันนี้โควตาหน้ากระดาษมีแค่นี้

               
...........................................

(อัตราส่วนกำลังอัด : คอลัมน์มอเตอร์เวิลด์)